Fe和Cu分子筛催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解

采用离子交换法制备了Fe-Beta和Cu-SSZ-13催化剂并采用不同混合方式制备了复合催化剂,考察了催化剂同时催化NO_(x)还原和N_(2)O分解的性能.以实现NO_(x)和N_(2)O同时高效去除、拓宽活性温度窗口为目标,优选出了上Fe下Cu分层填充、Fe-Beta和Cu-SSZ-13质量比为4:1的Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂,进一步考察了进气组成对NO_(x)、N_(2)O和NH_(3)转化率的影响,并采用N_(2)吸脱附、XRD、NH_(3)-TPD、UV-Vis DRS和H_(2)-TPR等手段对催化剂理化特性进行了表征.结果表明,Cu-SSZ-13和Fe-Beta分别具有更优的催化NO_(x)还原和N_(2)O分解性能.采用Fe_(0.4)Cu_(0.1)催化剂、[NH_(3)]/[NO_(x)]为1时考察的温度范围内NH_(3)仅还原NO_(x),而N_(2)O通过分解去除,450℃时NO_(x)和N_(2)O转化率分别为93.4%和100%.高温(>350℃)下NH_(3)被O_(2)氧化导致NO_(x)转化率随温度升高而降低;高温(≥350℃)下N_(2)O分解形成的氧物种可使NO_(x)在进气中无O_(2)条件下实现高效还原.进气中含2%H_(2)O对高温(450℃)下Fe_(0.4)Cu_(0.1)表面NO_(x)的还原和NH_(3)的氧化无显著影响,但对N_(2)O的转化存在一定的可逆抑制作用.Cu-SSZ-13表面存在大量孤立的Cu^(2+)离子,可为NH_(3)-SCR反应提供充足的活性中心.Fe-Beta表面同时存在能够催化NO氧化的孤立Fe^(3+)离子和催化N_(2)O分解的Fe_(x)O_(y)物种.采用上Fe下Cu分层填充的混合方式时Fe-Beta表面NO氧化过程会消耗N_(2)O分解形成的氧物种,从而有利于低温(≤450℃)下N_(2)O的转化.但由于N_(2)O分解的温度范围内NO_(x)转化率本身较高,NO氧化对于脱硝的促进作用不显著.

新型复合光催化剂Cu_(2)O/Ag/Ag_(3)PO_(4)光催化降解甲基橙

采用简单液相法制备Cu_(2)O/Ag/Ag_(3)PO_(4)三元复合光催化材料,并通过XRD、SEM、UV方法进行表征。结果表明,与纯Cu_(2)O相比,三元复合材料Cu_(2)O/Ag/Ag_(3)PO_(4)催化效果明显提高,30 min可以催化70%的污染物。浸泡次数直接影响催化效果,浸泡20次降解90%的甲基橙需要约50 min,远高于浸泡5次和10次的时间。该催化剂为同类光催化复合材料的制备提供了新思路。

Cu_2O/Ag复合催化剂的合成及红外光激发下的光催化性能研究

采用液相还原法合成不同摩尔比的Cu2O/Ag(x)复合型催化剂,应用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(DRS)等分析手段对样品进行表征.结果显示,纳米金属Ag的存在使得Cu2O/Ag(x)样品对光的吸收扩展到了整个可见和近红外区,且随样品中Ag含量的增加,该区域的吸收逐渐增强,证明Cu2O/Ag(x)复合催化剂对太阳光具有高的吸收能力.以甲基橙(MO)为目标降解物,研究催化剂在黑暗条件下的降解性能,结果表明Cu2O/Ag(0.05)催化剂具有最高的降解能力,在120 min内黑暗条件下MO(30 mg/L)降解率达到89.2%.另外对Cu2O/Ag(x)复合催化剂的降解机理进行了探讨.

Al_2O_3-ZrO_2复合氧化物对Cu基催化剂选择加氢性能的影响

采用共沉淀法制备Al2O3-ZrO2复合氧化物,并以此为载体制备负载型Cu基催化剂,运用X射线衍射、X射线能谱、扫描电子显微镜对载体和催化剂进行表征。以糠醛气相加氢制糠醇反应为探针,考察复合氧化物对Cu基催化剂选择加氢活性的影响。结果表明,Al2O3-ZrO2复合氧化物中ZrO2的存在会减少CuO与Al2O3的接触,降低Cu基催化剂的深加氢能力;Al2O3有助于延迟ZrO2的晶化,避免活性组分Cu嵌入到ZrO2晶格中导致催化活性下降。载体中ZrO2质量分数为20%时,Cu/Al2O3-ZrO2催化剂选择加氢活性最高,与Cu/Al2O3催化剂相比,该催化剂具有较好的低温加氢活性和高温加氢选择性。

TiO_2/Cu_2O复合光催化剂的制备及表征

通过浸渍-还原法,在不同Cu2+/Ti 4+摩尔比下制备TiO2/Cu2O复合光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-DRS)等手段对TiO2/Cu2O复合光催化剂进行了表征。在可见光照射下,研究TiO2/Cu2O复合光催化剂对水中难降解有机污染物甲基橙的光催化降解效果。结果表明,氙灯照射下,TiO2/Cu2O复合光催化剂与单纯的纳米TiO2(P25)相比,光催化降解效果得到明显的提高。Cu2+/Ti 4+摩尔比1∶2时制备的TiO2/Cu2O复合光催化剂具有最好的光催化降解效果。

ZnO/Cu2O复合光催化剂的制备及光催化性能研究

采用水热法,通过调控Zn^2+与Cu^2+摩尔比制备出不同摩尔比的ZnO/Cu2O复合光催化剂,结合XRD、SEM、XPS、EDS等表征手段,对ZnO/Cu2O复合材料晶体结构、元素组成、形貌分析进行表征,并在可见光下对甲基橙进行光催化降解反应。结果表明,当Zn^2+和Cu^2+摩尔比为3∶1时,水热法合成的ZnO/Cu2O复合光催化剂对甲基橙表现出最优的光催化性能,90 min内对MO的降解达到93.8%,五次循环降解实验后样品对甲基橙的降解率仍可达88.2%;另外ZnO与Cu2O之间形成的复合结构,有效抑制Cu2O光生电子-空穴的复合,从而使得ZnO/Cu2O复合光催化剂催化效果和稳定性显著提高。

Ag_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2/膨胀石墨复合光催化剂的制备及甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为钛源、膨胀石墨(EG)为载体,通过溶胶凝胶-浸渍法制备了Ag_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2/EG复合光催化剂。采用SEM,EDS,XRD,FTIR,UV-vis等技术对其进行表征,研究了该催化剂在紫外光及可见光下对甲基橙的降解性能。表征结果显示:Ag_6P_2W_(18)O_(62)被成功负载到TiO_2上且保持Dawson结构;经Ag_6P_2W_(18)O_(62)表面修饰后的复合光催化剂可见光吸收性能增强;EG提供的丰富孔道有利于有机污染物吸附去除。实验结果表明:在甲基橙质量浓度为20 mg/L、催化剂加入量为1.0 g/L、反应温度为25℃的条件下,n(Ag)∶n(Ti)=1∶16时的复合光催化剂(ATE-2)的紫外光、可见光催化活性最佳;紫外光下反应70 min时甲基橙去除率为96.5%,可见光下反应40 h时甲基橙去除率为83.5%;ATE-2使用5次后,反应70 min时,其甲基橙去除率仍为92.5%。

黑暗条件下Cu_2O/Ag_x复合催化还原Cr(Ⅵ)的研究

采用一步液相还原法合成了系列Cu_2O/Ag_x复合催化剂,使用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、电子顺磁共振谱(EPR)等分析手段对样品进行表征和分析.结果显示,复合催化剂Cu_2O/Ag_x表面附着大量的纳米金属Ag,形成无数的纳米岛,使得样品的表面等离子体共振效应大幅增强,导致催化剂在紫外、可见和近红外光谱区域的光吸收非常强.在无超声分散、黑暗条件下Cu_2O/Ag_x催化剂可以有效地还原Cr(Ⅵ),其中Cu_2O/Ag_(0.15)样品的催化还原效率最高.当存在0.01 mol/L的柠檬酸缓冲液(pH 5.0)时,100 mg/L的Cr(Ⅵ)在黑暗下于30 min内被完全还原为Cr(Ⅲ).另外,对Cu_2O/Ag_x体系催化还原Cr(Ⅵ)的机理以及柠檬酸的作用进行了初步探讨.

Cu_2O/Bi_2O_3复合催化剂的制备及光催化活性研究

采用水热法成功制备了Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂。光学实验结果表明窄带半导体Cu_2O不仅拓宽了Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂的光谱响应范围,同时有效抑制了复合物中光生电子-空穴的复合。原位红外光谱结果表明Cu_2O/Bi_2O_3复合光催化剂在可见光照射下能对氯苯进行有效地矿化降解,反应3 h的转化率为52.9%,是单一Bi_2O_3催化剂的2.5倍。此外,复合材料的能带结构分析结果表明Cu_2O和Bi_2O_3具有交迭的价带导带位置,形成复合物后大大促进了光生载流子的分离和迁移效率。

镧掺杂Cu_2O/TiO_2催化剂制备及性能研究

以水合肼、硝酸镧等为原料,通过浸渍-还原法制备La掺杂的Cu_2O/TiO_2(La-Cu_2O/TiO_2)复合光催化剂.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱(FS)等对La-Cu_2O/TiO_2纳米复合材料的组成、形貌进行了表征,并以甲基橙为目标降解物,研究复合材料的光催化活性.结果表明,LaCu_2O/TiO_2晶型为混晶相,稀土元素La的掺入抑制了复合材料晶粒尺寸的生长,提高了分散性,复合材料的光催化活性增强,反应100min后,降解率达到88%.

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/Ag自润滑复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用溶胶-凝胶方法合成高温超导YBa2Cu3O7-δ(YBCO)纳米粉体,分别以纯Ag和AgNO3向YBCO中掺杂金属银,制备了具有超导性能的固体润滑复合材料,并对其组织和摩擦学性能进行了研究。结果表明YBCO室温下摩擦因数大,以2种方式加入适量Ag后,得到从室温至500℃摩擦因数在0.15左右的固体润滑材料。XRD、SEM、EDS金相分析表明,分布在YBCO晶粒间的Ag微粒有效抑制微裂纹的萌生和扩展,改善了陶瓷YBCO的脆性。常温和高温下,复合材料都表现出低而稳定的摩擦因数,其机制是Ag颗粒在复合材料基体上形成转移膜,Ag的加入量以质量分数10%为最佳,尤其是由AgNO3制备出的复合材料,Ag颗粒粒径更小,分布更加均匀,表现出更好的性能。

CuS/La2Ti2O7光催化剂的制备及光催化产氢性能研究

通过水热-溶剂热法合成了CuS/La2Ti2O7复合光催化剂,以乳酸为牺牲剂,在模拟太阳光下考察了制备样品的光催化分解水产氢性能,并采用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、低温氮吸-脱附、紫外-可见漫反射、电化学表征等手段对样品的理化性能进行了详细表征,探究了影响其光催化性能的关键因素。结果表明复合CuS后La2Ti2O7样品在模拟太阳光下能催化分解水产氢,当CuS复合量质量分数为0.5%时,复合样品光催化产氢的活性最佳,产氢速率为12.57μmol/h,并具有良好的活性稳定性;La2Ti2O7复合CuS后,样品的光响应性能增强,瞬态光电流增强,阻抗降低,有利于光生电荷的有效分离,从而提高了复合样品的光催化活性。

纳米Cu_2O/Ag复合材料的制备、表征和抗菌活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了单分散性的球形纳米Cu_2O,采用无还原剂的取代反应法在上面负载一层纳米Ag,制备了核壳结构的Cu_2O/Ag纳米复合材料。利用透射电镜(TEM)分析了纳米Cu_2O/Ag的形貌、并用X射线衍射测(XRD)X射线光电子能谱(XPS)分析了其物相组成,利用紫外-可见光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)研究了其光谱特征,用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为测试菌研究Cu_2O/Ag抑菌性能。结果表明,Cu_2O平均直径为150nm,表面纳米Ag粒子直径为7 nm,形成核壳结构Cu_2O/Ag对大肠杆菌抑菌率为93%,对金黄色葡萄球菌为95%。

脱硝催化剂中金属Cu的价态变化及其影响因素的XPS研究

考察了X射线光电子能谱(XPS)测试过程中金属Cu改性钒基脱硝催化剂在X射线照射下Cu元素的价态变化及影响因素。结果表明,催化剂中Cu元素以Cu O(Cu2+)和Cu2O(Cu+)两种形式存在,X射线照射会引起Cu O的还原;且初始测得的Cu2O主要为样品焙烧后本征存在的物质。样品中Cu元素还原(Cu O转化为Cu2O)受X射线照射时间与功率、Cu负载量以及样品制备方法等因素的影响:随着照射时间的增加或X射线功率的提高,Cu O还原率均逐渐升高;随着Cu负载量的升高,Cu O还原率整体呈下降趋势,但当负载量达3%后,Cu O的绝对变化量与Cu负载量几乎无关(维持在~1.2%);制备方法中活性组分V元素的存在提高了Cu O的还原活性,而草酸的添加降低了其还原活性。该研究为Cu改性钒基脱硝催化剂的表征分析提供了重要参考,也为其它类似敏感样品的XPS分析提出了测试条件及方法上的建议。

多元醇法制备Cu_2O/CNTs复合材料的研究

以Cu(CH3COO)2·H2O和经硝酸处理的CNTs作为原料,采用多元醇法成功合成了纳米氧化亚铜均布于碳纳米管表面的复合光催化剂.用透射电镜(TEM),高分辨透射电镜(HRTEM),X射线粉末衍射(XRD)对样品进行了表征,测试结果表明大小为2～5nm的氧化亚铜纳米颗粒均匀分散于碳纳米管的表面.讨论了反应条件对Cu2O在CNTs上负载效果的影响并就多元醇法合成Cu2O/CNTs复合材料的反应机理作了初步探讨.

纳米TiO_2/Cu_2O复合物的可见光降解活性艳红和分解水制氢的机理

采用溶胶-凝胶法和化学沉积法制备纳米TiO2/Cu2O复合粉体。可见光光催化实验结果表明:TiO2/Cu2O复合粉体具有较高的可见光降解活性和分解水制氢性能。根据TiO2和Cu2O的导带和价带位置以及TiO2、Cu2O和TiO2/Cu2O复合粉体的可见光光催化实验结果,提出TiO2/Cu2O复合粉体的可见光光催化机理:在可见光照射下,Cu2O导带上产生的电子转移到TiO2的导带上,Ti4+捕获这些电子后成为Ti3+,这些被捕获的电子具有很长的寿命,能转移到复合粉体和溶液的界面。在光降解活性艳红的过程中,这些电子与吸附氧结合后可最终形成过氧化物自由基或氢氧自由基,从而氧化有机物;而在分解水制氢过程中,这些电子与H+结合后可形成H2。光照后TiO2/Cu2O复合粉体的XPS表征显示Ti3+的存在,证明机理理论的正确性。

Cu/TiO_2-NiO上光促表面催化CO_2和H_2O合成CH_3OH反应规律

采用溶胶-凝胶法制备了n(电子型)-p(空穴型)复合半导体材料0.5%Cu/TiO2-2.0%NiO(w),利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(IR)、紫外-可见光漫反射(UV-Vis)、程序升温脱附(TPD)技术对材料结构、吸光性能、化学吸附性能进行了表征,研究了该材料对CO2和H2O合成CH3OH的光促表面催化反应(PSSR)规律.结果表明,所制备材料能够明显促进目的反应,室温条件下即有CH3OH生成.在200℃下,由于光-表面-热的协同效应,CO2转化率得以提高,且CH3OH的选择性达到87.5%.根据实验结果,得出CO2在材料表面的卧式吸附态为CH3OH的前驱物,并对PSSR机理进行了讨论.

电化学沉积法制备Cu_2O/CS纳米复合材料的机理研究

采用沉淀析出法,通过加入去溶剂化试剂硫酸钠制备壳聚糖(CS)纳米粒子;通过电化学沉积法制备了Cu2O/CS纳米复合材料.研究表明,随着反应条件的改变,Cu2O能够在CS纳米颗粒上形成针状或球形等不同形貌.电化学沉积机理通过透射电子显微镜、X射线光电子能谱技术对二者的结合机制进行了探讨,为Cu2O/CS纳米复合材料的制备和应用研究提供了理论依据.

可磁分离的“核-壳”结构Fe3O4@SiO2/Bi2WO6/Ag2O催化材料的制备及光催化性能研究

采用沉淀-沉积法制备了磁性Fe_3O_4@SiO_2/Bi_2WO_6/Ag_2O催化材料,利用XRD、SEM和UV-Vis-DRS光谱对其组成、形貌和光吸收特性进行表征。以氙灯模拟可见光,以罗丹明B为模拟污染物对所得催化剂进行性能评价,考察了不同Ag_2O复合量对Bi_2WO_6光催化剂反应活性的影响。结果表明,Fe_3O_4@SiO_2/Bi_2WO_6/Ag_2O的光催化活性明显优于纯Bi_2WO_6,当Ag_2O的复合量为0.6%时,催化剂的活性最好。催化剂的活性增强增强机理分析表明,Ag_2O的复合有效地降低了Bi_2WO_6的光生电子-空穴复合率,增加了Bi_2WO_6的可见光吸收范围。此外,该催化材料可进行磁分离,易于回收重复利用。

MoS_(2)上Cu_(2)O的担载及催化性能研究

采用两步水热法制备了Cu_(2)O/MoS_(2)催化剂,首先,通过水热法获得层状的MoS_(2)纳米片,然后在MoS_(2)纳米片上合成Cu_(2)O纳米颗粒,形成负载型Cu_(2)O/MoS_(2)催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂的结构进行表征,并以NaBH4还原对硝基苯酚(4-NP)为探针反应评价其催化性能.研究表明,担载之后,Cu_(2)O纳米粒子均匀分散在MoS_(2)载体表面,粒子尺寸明显减少,由此催化NaBH4还原4-NP的性能也得到了显著改善.